走滑断裂作用对油气成藏的控制——以歧口凹陷新生代断裂为例

王芝尧， 苏俊青，钱茂路，刘志英

（1.中国石油大港油田公司勘探开发研究院；2.中国石油渤海钻探工程公司测井公司）

走滑断裂作用对油气成藏的控制
——以歧口凹陷新生代断裂为例

王芝尧1， 苏俊青1，钱茂路1，刘志英2

（1.中国石油大港油田公司勘探开发研究院；2.中国石油渤海钻探工程公司测井公司）

大港油田的歧口富油气凹陷形成于新生代右旋张扭应力背景下，发育北北东—北东向和北北西—东西向为主的2组断裂带，并伴生有雁行模式的帚状断裂。走滑断裂作用引起断块走滑位移量变化，使得拉张断陷作用和挤压抬升作用并存，导致沉积中心由凹陷外区向凹陷内区迁移，且与凹陷外区抬升、侵蚀作用同时发生，形成“凹中隆”的模式，易于形成自生自储油气藏。由走滑断裂作用形成的断裂坡折带，构成古构造单元和沉积相域的分界，并控制着沉积体系的总体展布。该文应用层序地层学的沉积体系域概念，将走滑断裂控制的沉积相类型，归为一个体系域进行分析，论述了歧口凹陷陡坡带、缓坡带、洼陷带具有良好的生、储、盖组合。结果表明，走滑断裂控制着岩性-构造圈闭的形成。

走滑断裂；沉积体系；有利区带；岩性油气藏；歧口凹陷

0 引言

大港探区断裂众多，地质情况复杂，与构造油气藏相比，非构造油气藏空间分布范围更广，增储上产的重点在于非构造油气藏勘探［1］。对断块区断裂作用进行研究，是为了弄清楚断裂对油气成藏条件的影响，为寻找隐蔽的非构造油气藏（主要为岩性圈闭油气藏）提供参考。笔者以歧口凹陷新生代走滑断裂为例，分析了断裂因素对岩性油气藏形成的影响。

1 区域构造背景

大港油田勘探区域主要为渤海湾盆地黄骅坳陷，而黄骅坳陷又是华北地台内部的亚一级构造单元，其构造发育史伴随着华北地台发展的各个时期。黄骅坳陷在早元古代吕梁运动地台基底形成后，经历了早元古代，中、晚元古代，古生代，中生代和新生代5个发展阶段，形成了古生代、中生代和新生代组成的多层叠合盆地［1］。黄骅坳陷的断陷经历了海西运动、印支运动、燕山运动，使得断裂活动发育，断陷作用明显，同时受北西、南东向挤压应力作用，形成部分逆断层。这些断裂作用，使得地幔物质上涌，对中生代的火山活动起控制作用。新生代时期，印度洋板块对亚欧板块的俯冲碰撞，地壳拉张，黄骅坳陷整体处于拉张应力背景之下，其断裂作用使得黄骅坳陷发育一系列高角度正断层控制的箕状凹陷，歧口凹陷即为其中之一［2］。

2 歧口凹陷的走滑断裂特征及成因

黄骅坳陷断裂走向以北北东—北东向和北西西—东西向为主，新生代时期在右旋剪切应力场作用下，断裂普遍具有右行走滑特征［3-5］，剖面上表现为铲状正断层，具有伸展断裂的特征，平面上呈雁行排列（图1）。根据断裂活动性、不同尺度和不同方向的断层关系，将歧口凹陷古近系断裂分为2个系统：①沧东走滑断裂系统；②歧口走滑断裂系统。两大断裂带沟通深部断层，构成地幔物质上升，并向垂向通道运移，新生代玄武岩主要沿这两大走滑断裂带分布。这些火成岩储层孔渗性良好，在油气持续注入下，形成油气藏。大港油田南部，此类型的油气藏已投入开发。

图1 歧口凹陷区断裂纲要图Fig.1 The outline map of fault structure in Qikou Sag

浅部两大走滑断裂系统受深部断裂走滑活动的影响，发育大量的雁行排列断裂。究其原因，主要为走滑断裂活动围绕某一垂直轴发生旋转而形成旋扭构造。根据主体断裂顺着安德生和哈佛奈模式所给出的与主应力有一定关系的方位发育。笔者分析认为，附加在区域岩体上的应力有2种：一种为作用在岩体底面上呈正弦曲线形状的垂向应力σ1；另一种为沿岩体底面作用的水平剪切应力，即σ2和σ3的合力。在这2种附加应力的作用下，易形成高角度正断层，下降盘易形成深洼陷。随着新生代右旋扭张作用的增大，产生新的断裂面并控制着凹陷的发育，使断陷中心从凹陷外边缘向凹陷中心——歧口主凹方向（图2）迁移。

从图1可知，两大断裂系的平面组合具备帚状断层的形态，断层系由若干条弧形断层组合而成，一端收敛，另一端撒开，主干断层的走滑活动导致帚状断层的形成。帚状断层受主干断层控制，具有张扭性质，收敛中心即为旋扭中心；沿主干断层派生出一系列次级断层。具此可以推测新生代构造主应力轴为近东西向，北北东向和北西西向形成的右旋张扭，具有“S”型的扭动构造特征。

从力学角度分析，不均一走滑活动派生的推隆作用是凸起形成的主要机制之一。在古近纪中后期，歧口凹陷经历了整体抬升并遭受不同程度的侵蚀。究其原因，一方面是燕山运动的抬升；另一方面是歧口凹陷的拉张活动。受沧县隆起和埕宁隆起的遮挡，它们阻止了凹陷向外推移运动，使凹陷外带推挤抬升，形成凹陷内的凸起，“凹中隆”的构造格局开始形成（图2），这对于形成自生自储油气藏非常有利。

图2 歧口凹陷构造图Fig.2 Geologic structure map of Qikou Sag

3 走滑断裂作用对油气聚集的影响

3.1 控制沉积体系展布，形成岩性圈闭

在歧口凹陷的走滑断裂时期，砂体的发育形态直接与古地貌有关，而古地貌又受到同沉积断裂的控制。由于整个歧口凹陷持续受到断陷活动的影响，使得该区古地貌明显受到走滑断裂活动的制约，控制着歧口凹陷内沉积体系的分布［6-8］。

3.1.1 走滑断裂控制着沉积体系的分布

由于歧口凹陷的走滑作用，形成了一系列的帚状断层，这些帚状断层因为应力易于集中而长期活动，导致明显的差异沉降，构成了古地貌单元的边界。通常把规模较大、长期活动的同沉积断层作用形成的古地貌突变带或斜坡带称为断裂坡折带［9-11］，其主控断层的生长系数一般为1.3～2.5（图3）。勘探实践表明，在断陷湖盆中，对沉积体系域的发育分布起重要控制作用的坡折带，往往是同沉积断裂活动所形成的断裂坡折带。其形态“有坡有折”，构成了凸起、缓坡、洼陷、陡坡等古构造单元的分界（图2、图3），它们的活动程度和分布配置决定着凹陷的古构造格架样式和总的古地貌特征，从而对盆地充填样式产生深刻影响。在深湖盆发育期，断裂坡折带控制着深湖区与浅湖区的沉积体系域分布。

图3 沿歧口凹陷东西向三维地震剖面Fig.3 3D seismic section in EW direction of Qikou Sag

古近纪歧口凹陷区处于快速沉降的断陷湖盆发育期，主要沉积体系和沉积相组合包括冲积扇、扇三角洲、水下扇或湖底扇、辫状河三角洲、河流三角洲、深湖相重力流沉积等（图4）。凹陷内断裂坡折带决定着它们的总体分布。

图4 歧口凹陷古近纪沉积体系分布图Fig.4 Paleogene sedimentary system of Qikou Sag

在歧口凹陷的陡坡带（图3、图4），主要发育冲积扇、扇三角洲或湖底扇沉积，由近端水上冲积扇砂砾岩和扇三角洲前缘砂质沉积以及前三角洲砂泥质沉积所组成。当湖平面较高和沉积斜坡陡峭时，大量粗碎屑以重力流方式搬运至湖底堆积，形成以重力流沉积为主的近岸水下扇或湖底扇。近岸湖底扇主要由水下泥石流角砾岩、重力流水道砂砾岩以及发育递变层的浊积岩等组成。在歧口主凹陡坡带中，形成良好的储盖组合。

在歧口凹陷的缓坡带（图3、图4），主要发育河流或辫状河三角洲、滨浅湖和湖湾沉积等。在缓坡与凸起的过渡带上，有时发育规模较小的同沉积断裂，形成缓坡与凸起边缘的断裂坡折，控制着局部的沉积中心。在缓坡与洼陷过渡带上，常发育洼陷边缘断裂坡折带，构成盆地充填早期或低水位期的沉积边缘。由于差异沉降和脉冲式的断裂活动，洼陷边缘坡折带可保持较大的可容空间和低洼地貌，导致沉积厚度、沉积旋回、砂体层数及厚度的明显加大，控制着高位体系域三角洲前缘加厚带和低位扇沉积楔状体的发育部位。在歧北次凹与孔店凸起的过渡部位，缓坡带发育，其控制的高位体系域三角洲前缘和低位扇是良好的储集体。

歧口湖盆中部的洼陷带（图3、图4），是由缓坡和陡坡洼陷边缘断裂带所组成的相对深水、沉降较大的沉积区带。以深湖、半深湖、湖底浊积扇及三角洲等沉积为主，沉积物来自盆地两侧。在洼陷带内，也发育有多个次级断裂或断槽，这些次级断裂或断槽常控制着湖盆中部重力流或浊流沉积的分布，特别是来自纵向砂体分散体系的堆积（图3）。

在歧口凹陷的陡坡带、缓坡带、洼陷带，沉积相的类型是形成砂岩上倾尖灭、透镜体、断层-岩性遮挡等岩性圈闭的重要因素。

3.1.2 由走滑断裂控制的沉积体系对岩性圈闭形成的影响

歧口走滑断裂、沧东走滑断裂及其派生的次级调节断裂，控制着“沉积相域”的分布。主力储层砂体为低位湖底扇砂体，并沿洼陷边缘断裂坡折带和与之垂直的次级断裂形成的帚状断裂系分布（图3、图4）。该类型断裂系为调节断裂，控制水道发育部位，砂体分散体系一般沿次级同沉积断裂向湖盆方向延伸。在剖面或平面上的断坡低部位多发育较厚的砂体。

一般沿断裂的上升盘，由于在最大断距部位挠曲上升易形成最高的地形，沿断裂中部末端地形变低，形成断裂末端的构造低洼部位，因此，在2条同沉积断裂交汇处的断裂转换带，通常是最大水系的注入位置［12-16］。水系携带的大量沉积物从转换带向盆底方向卸载，形成三角洲、扇三角洲沉积或湖底扇沉积。在斜列状同沉积断裂间的调节带也为构造低洼带，易于水流斜向注入并在前方形成三角洲或湖底扇。在歧口凹陷区，沿沧东断裂的次级断裂调节带中发育有低位扇复合体。在沙二段期间，该调节带发育的低位扇砂体总面积达120 km2。这类构造的低洼部位，在走滑断裂带中常见。

帚状断裂系的主干断裂常控制着粗碎屑供给水系的方向［12-16］，帚状发散部位形成构造低地貌，一般控制着砂体的沉积中心。沿主断裂的上游端其水系易于注入，碎屑物质向洼陷区推进，易于形成砂岩上倾尖灭圈闭、透镜体圈闭、古河道砂圈闭、不整合遮挡圈闭、断层-岩性遮挡圈闭。低水位时，断裂带明显控制着下切河道和水下扇的分布，易形成河流沉积中心；高水位时，断裂带控制着水下重力流的散布和堆积（图4）。

沿洼陷边缘断裂坡折带可寻找到加厚的河流三角洲或扇三角洲前缘的沉积中心。由于低位扇或低位三角洲和湖底扇等沿洼陷边缘断裂坡折带分布，因而常发育有良好的砂岩储层，尤其是帚状断裂坡折带，是极为有利的储集砂岩发育部位。同时，断裂坡折带内的同沉积断裂可成为重要的油气通道，洼陷边缘断裂坡折带的沉积砂体常直接与烃源岩接触，因而具有良好的油源条件；断裂的生长系数较大是造成侧向岩性封堵的有利条件，易形成有利的断层侧向封堵［17-18］（图 3）。

岩性圈闭类型、规模与砂体分布形式有直接联系，其受沉积相、古地貌的控制；而走滑断裂又影响着沉积相的发育与古地貌的形成。

3.2 走滑断裂作用对烃源岩催化成油的影响

走滑断裂对烃源岩催化成油的影响，主要体现在地温催熟和油气运移的影响上［19-20］。其主干断裂，断穿地壳将引起莫霍面的相对升高，甚至使上地幔岩浆侵入地壳，形成地壳中的岩浆房，使沉积盆地的整体或区域出现高地温场。放射性物质存在于地幔，通过断裂上涌，放射性物质衰变，提供热源，有助于油气的催熟。因此，可以认为深大主干断裂控制高地温场的分布，也就是说主干断裂一方面控制有机质和储集层砂体的展布，另一方面控制有机质向烃类转化的热条件分布。

在油气运移的动力方面，综合阻力最小的方向，是油气运移的指向，而走滑断裂带，因断裂作用造成应力集中释放，是流体势能的低势区，其断层即为油气运移通道的指向区。

4 勘探成果——歧口凹陷区滨海Ⅰ号走滑构造带

滨海Ⅰ号构造带（该构造地理位置位于天津滨海新区行政区域内，故定此名）发育于紧邻歧口生油凹陷以北的二级构造带，具有很好的油气供给条件。受海河、新港边界断层及歧中断层控制，该构造在古近系发育，并被近东西向断层分割为一系列的断鼻、断块圈闭。断裂为深部油源与浅部储层的沟通创造了条件。该区勘探程度较低，其中白东2x1井，从东营组至明化镇组共有11个层段见到油气显示，并在东一段获低产油流；滨海24井、滨深3x1井从沙河街组一段中部至明化镇组见到不同程度的油气显示，并于东三段获工业气流，显示了该构造具有良好的油气勘探前景。

滨海Ⅰ号构造整体形态为海河-新港断裂系控制下形成的具有复式地堑结构特点的逆牵引背斜构造。该构造具有东西分区、南北分带的特征。构造西区为由南掉断层组成的断阶构造；东区为复式地堑结构，由北部断鼻带、中部地堑带和南部断块、断鼻圈闭带组成；北部断裂构造圈闭类型主要为低幅度背斜、断鼻，地层整体南高北低，向北倾伏，圈闭规模大，形态好；中部为背斜顶部的复式地堑区，主要发育多条断层控制的碎小断鼻、断块，较破碎；南部构造圈闭类型主要为断块圈闭，断层相互搭接，圈闭幅度大，发育在切割深层断裂两翼，有利于油气在断裂带两翼富集。受2期构造活动影响，依托海河断裂，伴随歧口凹陷重力滑脱断层的调整，构造高点逐步向凹陷中心迁移。构造类型由深到浅，由背斜圈闭转变为复杂的断鼻、断块圈闭。

断裂特征：①断裂走向总体为北东东向，呈平行、近平行斜列式展布，具有左列北东向和右列北西向断裂构造特征。南北两翼断裂延伸长、规模大，堑心断层延伸短。②断裂结构具有分段性。西段结构不对称，堑心位于南侧，两翼断层切割深、规模大；中段结构对称，两翼断层切割深、规模大；东段结构不对称，堑心位于南侧，两翼断层切割深，北翼断层新近系沉积时期活动弱。

滨海Ⅰ号构造带位于歧口凹陷湖盆坡折部位，在歧口凹陷构造背景与沉积环境下，广泛发育岩性圈闭；位置处于歧口主凹，断裂系沟通油源，具备岩性油气藏的形成条件。在滨海Ⅰ号构造带上，布置南北向与东西向2条地震测线。由图5可以看出，地层整体表现为东厚西薄，北厚南薄的趋势。受北部物源及古地貌控制，砂体沿凹槽区分布，平面上呈现出北西、北东2个主砂体带，且向高部位减薄直至尖灭。由北至南发育盖层滑脱引起的背斜形态与断阶区，符合歧口凹陷构造背景；由西向东，地震相呈楔形发散，形成上倾岩性尖灭，靠近歧口凹陷油源，该斜坡区内岩性地层圈闭位于油气优势运移通道上（滨海断裂系中多数断层为油气运移通道）。由图6可以看出，沙一下板3油组和沙一中板0油组振幅属性分区明显，推测为强振幅砂岩，弱振幅泥岩，岩性存在相变。在滨海斜坡缓坡折处、岩性相变区，部署预探井滨深3x1，井区砂体主要来自于北东方向，沿凹槽区分布，向西、向东均存在变薄直至尖灭的趋势，主体带预测砂体最厚可达25 m，完钻层位沙一下。全井沙一中、沙一下油气显示总计67 m/18层，综合解释油气同层14.6 m/2层，气层26.6 m/6层，油水同层21.6 m/5层。板3油组纵向揭示上、下2套气层，顶部发育的12.3 m气层为主力气层，该层测试日产油48.3 t和日产气123600 m3的工业油气流，获得高产。

图5 滨海斜坡区NS方向（上）和WE方向（下）地震响应特征Fig.5 The seismic response characteristics in NS direction （upper） and WE direction （lower） in Binhai slope area

图6 滨海斜坡区板3油组振幅属性（a）及板0油组气层振幅属性（b）Fig.6 Amplitude attributes of Ban 3 oil group （a）and Ban 0 oil group （b）in Binhai slope area

5 结论

（1）走滑断裂作用形成的断裂坡折带，影响古地貌形态，控制湖底扇、水下扇、河流三角洲等沉积体系的沉积中心，是断层发育区寻找岩性油气藏的有利区带。

（2）走滑断裂作用的发育、活动历史、组合样式决定着盆地古构造的空间样式，进而制约着沉积物的分布和储层砂体的展布模式。

（3）对走滑断裂形成机理的研究，可揭示构造古地貌的成因，阐明盆地内沉积体系和沉积相带的分布规律，有效预测岩性油气藏的分布。

［1］赵政璋，赵贤正，何海清.中国石油近期油气勘探新进展及未来主要勘探对象与潜力［J］.中国石油勘探，2004，9（1）：1-7.

［2］大港石油管理局.中国石油地质志：大港油田分卷［M］.北京：石油工业出版社，1987.

［3］蒲秀刚，吴永平，周建生，等.歧口凹陷岩性地层油气藏特征及勘探潜力［J］.石油学报，2007，28（2）：35-39.

［4］陈发景.中国中新生代盆地构造和动力学背景［J］.现代地质，1992，6（3）：317-327.

［5］陆克政，漆家福.渤海湾新生代含油气盆地构造模式［M］.北京：地质出版社，1997.

［6］冯增昭.华北地台早古生代岩相古地理［M］.北京：石油工业出版社，1994.

［7］马杏垣，刘和甫，王维襄，等.中国东部中新生代裂陷作用和伸展构造［J］.地质学报，1983，57（1）：22-32.

［8］何治亮.中国陆相非构造圈闭油气勘探领域［J］.石油实验地质，2004，26（2）：194-199.

［9］袁选俊，谯汉生.渤海湾盆地富油气凹陷隐蔽油气藏勘探［J］.石油与天然气地质，2002，23（2）：130-133.

［10］贾承造，赵文智，邹才能，等.岩性地层油气藏勘探研究的两项核心技术［J］.石油勘探与开发，2004，31（3）：3-9.

［11］杨立干.金湖凹陷古近系戴一段成藏条件和成藏模式研究［J］.岩性油气藏，2008，20（3）：34-38.

［12］夏景生，王志坤，陈刚，等.东营凹陷东部深层浊积扇油藏成藏条件与模式研究［J］.岩性油气藏，2009，21（1）：55-66.

［13］高长海，查明.大港油田埕北断阶带不整合与油气运聚［J］.岩性油气藏，2010，22（1）：37-42.

［14］李国良，蔡佳，甘华军，等.南阳凹陷边界断裂带砂体反演及预测［J］.岩性油气藏，2010，22（2）：99-103.

［15］孙洪斌，张凤莲.断陷盆地优质储层的成因［J］.岩性油气藏，2009，21（1）：51-54.

［16］池英柳，赵文智.渤海湾盆地新生代走滑构造与油气聚集［J］.石油学报，2000，21（2）：14-20.

［17］王冰洁，何生，倪军娥.板桥钱圈地区主干断裂活动性分析［J］.岩性油气藏，2008，20（1）：75-82.

［18］张厚福，徐兆辉.从油气藏研究的历史论地层-岩性油气藏勘探［J］.岩性油气藏，2008，20（1）：114-123.

［19］任纪舜，邓平，肖藜薇，等.中国与世界主要含油气区大地构造比较分析［J］.地质学报，2006，80（10）：91-100.

［20］陶明信.论中国含油气区的构造环境性质、分区及其成油气专属性［J］.地球科学进展，2001，16（6）：743-754.

Control action of strike-slip faulting on hydrocarbon accumulation:A case study from Cenozioc fault in Qikou Sag

WANG Zhi-yao1， SU Jun-qing1， QIAN Mao-lu1， LIU Zhi-ying2
（1.Exploration and Development Research Institute， PetroChina Dagang Oilfield Company， Tianjin 300280， China；2.Well Logging Company， CNPC Bohai Drilling Engineering Company Limited， Tianjin 300280，China）

Qikou Sagin DagangOilfield formed at the right lateral tensor shear background in Cenozoic,and developed twogroupsoffault（NNE-NE and NNW-EWtrending）,accompanyingechelon brush structurefault.Thechangesofstrikeslip displacement caused bystrike-slip faultingmake the extension rift faultingcoexist with the compression uplift and result in that the depocenter moved from outside to inside of the sag,and uplift and erosion outside of the sag occur simultaneously,which forms the model of“uplift in sag” that is easy to form self-generation and self-accumulation reservoir.The faulted slope break belts formed bystrike-slip faultingconstitutes the palaeostructure units and sedimentary facies boundary,and dominates the general depositional system distribution.Based on the concept of depositional systemtract in sequence stratigraphy,the sedimentaryfacies controlled bystrike-slip fault is analyzed under one system tract.The favorable source-reservoir-cap assemblages in actic region,gentle slope and sub-depression ofQikou Sagare discussed.The result shows that strike-slip fault controls the formingoflithologic-structural traps.

strike-slip fault； depositional system； favorable zones； lithologic reservoirs； Qikou Sag

TE121.3

A

2010-12-09；

2011-01-25

中国石油天然气集团公司科技专项（编号：2008ZX05001）“歧口富油气凹陷大油气田勘探及综合配套技术研究”部分研究成果。

王芝尧，1981年生，男，硕士，工程师，主要从事地质构造及储层研究工作。地址：（300280）天津市大港油田勘探开发研究院702 室。 E-mail：lantaizi@sina.com

1673-8926（2011）04-0035-06

杨琦）